一種天然氣發動機燃氣噴射壓力控制裝置的制造方法

專利名稱:一種天然氣發動機燃氣噴射壓力控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型是一種天然氣發動機燃氣噴射壓力控制裝置。該控制裝置包括高壓天然氣儲氣罐、車輛壓縮空氣儲氣罐、燃氣截止閥、機械式燃氣壓力調節器、三通電磁閥、燃氣壓力傳感器、燃氣噴嘴、燃氣導軌和ECU控制單元；高壓天然氣儲氣罐與機械式燃氣壓力調節器、燃氣導軌相連；三通電磁閥的入口與車輛壓縮空氣儲氣罐相連，出口與機械式燃氣壓力調節器參考壓力接入口相連；燃氣壓力傳感器和燃氣噴嘴安裝在燃氣導軌上；ECU控制單元控制三通電磁閥出口壓力。本實用新型突破原有機械式燃氣壓力調節器調節范圍窄的固有局限，實現了依據發動機運行工況對燃氣噴射壓力的自由控制，提高燃氣與空氣的混合效果，提高燃燒效率，降低燃氣噴嘴與發動機匹配的難度。
【專利說明】
一種天然氣發動機燃氣噴射壓力控制裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于汽車電子控制系統開發領域，具體地說是一種天然氣發動機燃氣噴射壓力控制裝置。
【背景技術】
[0002]對于天然氣發動機來說，天然氣噴射壓力至關重要，準確穩定的天然氣噴射壓力有利于天然氣和空氣的充分混合，實現更高的燃燒效率。發動機在不同工況所需要的天然氣噴射壓力不同，怠速時需要低噴射壓力從而有利于怠速穩定性，高轉速大負荷時需要高噴射壓力從而滿足發動機天然氣噴射量的需求。另外，從天然氣噴嘴與發動機匹配角度，也要求天然氣噴射壓力在不同負荷間實現大范圍改變。以上要求皆需要天然氣噴射壓力在發動機全工況區實現大范圍靈活可調。目前天然氣發動機燃氣供給硬件上普遍采用機械式調壓器，該裝置以進氣歧管壓力為參考壓力，機械式地調節燃氣噴射壓力，燃氣噴射壓力與進氣歧管壓力之間存在固定對應關系。但由于進氣歧管壓力變化范圍有限，使得該裝置燃氣壓力調節范圍有限，無法產生適合該工況的燃氣噴射壓力。

【發明內容】

[0003]本實用新型提供了一種依據發動機運行工況對燃氣噴射壓力的自由控制，提高燃氣與空氣的混合效果，提高燃燒效率的天然氣發動機燃氣噴射壓力控制裝置，克服了目前機械式燃氣壓力調節器調壓范圍與靈活性的不足。
[0004]本實用新型技術方案結合【附圖說明】
如下:
[0005]一種天然氣發動機燃氣噴射壓力控制裝置，該控制裝置包括高壓天然氣儲氣罐1、車輛壓縮空氣儲氣罐2、燃氣截止閥3、機械式燃氣壓力調節器4、三通電磁閥6、燃氣壓力傳感器7、燃氣噴嘴8、燃氣導軌9和ECU控制單元12;所述的高壓天然氣儲氣罐I依次與機械式燃氣壓力調節器4、燃氣導軌9相連;所述的高壓天然氣儲氣罐I和機械式燃氣壓力調節器4之間設置有燃氣截止閥3;所述的三通電磁閥6的入口與車輛壓縮空氣儲氣罐2相連，三通電磁閥6的出口與機械式燃氣壓力調節器4的機械式燃氣壓力調節器參考壓力接入口 5相連；所述的燃氣壓力傳感器7和燃氣噴嘴8安裝在燃氣導軌9上;所述的燃氣噴嘴8與發動機11上的發動機進氣歧管10相連;所述的ECU控制單元12接收燃氣壓力傳感器7采集的燃氣壓力信號，控制三通電磁閥6出口壓力。
[0006]本實用新型的有益效果為:本實用新型在硬件組成僅增加一個三通電磁閥，突破原有機械式燃氣壓力調節器調節范圍窄的固有局限，實現了依據發動機運行工況對燃氣噴射壓力的自由控制，提高燃氣與空氣的混合效果，提高燃燒效率，降低燃氣噴嘴與發動機匹配的難度。本系統結構簡單，安全可靠。
【附圖說明】
[0007]圖1為本實用新型整體結構示意圖；
[0008]圖2為本實用新型控制方法流程圖。
[0009]圖中:1、高壓天然氣儲氣罐;2、車輛壓縮空氣儲氣罐;3、燃氣截止閥；4、機械式燃氣壓力調節器;5、機械式燃氣壓力調節器參考壓力接入口；6、三通電磁閥；7、燃氣壓力傳感器;8、燃氣噴嘴;9、燃氣導軌;1、發動機進氣歧管；11、發動機;12、ECU控制單元。
【具體實施方式】
[0010]參閱圖1，一種天然氣發動機燃氣噴射壓力控制裝置，該控制裝置包括高壓天然氣儲氣罐1、車輛壓縮空氣儲氣罐2、燃氣截止閥3、機械式燃氣壓力調節器4、三通電磁閥6、燃氣壓力傳感器7、燃氣噴嘴8、燃氣導軌9和ECU控制單元12;
[0011]參閱圖1、圖2，所述的高壓天然氣儲氣罐I依次與機械式燃氣壓力調節器4、燃氣導軌9相連;所述的高壓天然氣儲氣罐I和機械式燃氣壓力調節器4之間設置有燃氣截止閥3;
[0012]所述的三通電磁閥6的入口與車輛壓縮空氣儲氣罐2相連，三通電磁閥6的出口與機械式燃氣壓力調節器4的機械式燃氣壓力調節器參考壓力接入口 5相連;三通電磁閥6占空比可在O到100%之間調節，因此機械式燃氣壓力調節器4參考壓力的調節范圍在環境壓力到儲氣瓶空氣壓力之間。所述的高壓壓縮天然氣經機械式燃氣壓力調節器4調壓后，向燃氣導軌9提供給定壓力的燃氣。
[0013]所述的燃氣壓力傳感器7和燃氣噴嘴8安裝在燃氣導軌9上，所述的燃氣壓力傳感器7實時采集燃氣壓力信號；
[0014]所述的燃氣噴嘴8與發動機11上的發動機進氣歧管10相連；
[0015]所述的ECU控制單元12依據發動機11運行工況獲取當前燃氣噴射壓力的目標值，然后基于目標燃氣噴射壓力值通過前饋控制算法計算三通電磁閥6目標占空比的前饋值，基于目標燃氣噴射壓力值與實際燃氣壓力值通過閉環PID反饋控制算法計算三通電磁閥6目標占空比的反饋值，隨后將三通電磁閥6目標占空比的前饋值與反饋值相加，作為三通電磁閥6目標占空比的最終值，E⑶控制單元12控制三通電磁閥6以此最終值執行，從而控制三通電磁閥6的出口壓力，也就改變了控制機械式調壓器4參考壓力值，從而改變燃氣氣軌的壓力值。
[0016]三通電磁閥6目標占空比的前饋值為當前工況實際燃氣噴射壓力穩定于目標燃氣噴射壓力后的占空比值;PID閉環反饋值為基于當前實際燃氣噴射壓力值與目標燃氣噴射壓力值的偏差，依據PID算法得到的三通電磁閥6占空比信號的調整值。使用前饋算法，可以使得當新的目標燃氣噴射壓力值到來時，三通電磁閥占空比信號可以迅速到達目標值附近，有利于提高響應速度;使用PID反饋算法，可以克服零部件特性差異、整車儲氣罐壓力變化等外界干擾，更加精確的將實際燃氣噴射壓力值穩定于目標噴射壓力值上。
[0017]下面以某IlL天然氣發動機為例說明本實用新型的有益效果。應用本實用新型前，此天然氣發動機的燃氣壓力調節器將出口壓力調整為:參考壓力+6bar。發動機怠速時燃氣噴射壓力約為6.5bar，選用A型小流量噴嘴可較好的滿足怠速控制的要求;在發動機功率點，進氣歧管壓力約為2.5bar，此時燃氣噴射壓力約為8.5bar，但由于A型噴嘴流量較小，在
8.5bar的噴射壓力下已經不能滿足發動機最大功率對燃氣噴射量的要求，為此，只好設計制造了流量較大的B型噴嘴，但由此導致怠速時燃氣噴射量較大而不能精確控制，使得發動機怠速表現不佳。
[0018]當應用本使用新型后，則可依然使用A型小流量噴嘴，以滿足怠速控制時對小燃氣噴射量的要求;發動機最大功率時，通過三通電磁閥將燃氣壓力調節器的參考壓力調整至5bar，則燃氣噴射壓力約為llbar，比應用本實用新型前流量提高30%，使用A型噴嘴便可滿足發動機最大功率對燃氣噴射量的需求，減輕了發動機設計部門與燃氣噴嘴制造部門的負擔。以上充分說明了本發明實用新型所帶來的有益效果。
【主權項】
1.一種天然氣發動機燃氣噴射壓力控制裝置，其特征在于，該控制裝置包括高壓天然氣儲氣罐(I)、車輛壓縮空氣儲氣罐(2)、燃氣截止閥(3)、機械式燃氣壓力調節器(4)、三通電磁閥(6)、燃氣壓力傳感器(7)、燃氣噴嘴(8)、燃氣導軌(9)和ECU控制單元(12);所述的高壓天然氣儲氣罐(I)依次與機械式燃氣壓力調節器(4)、燃氣導軌(9)相連;所述的高壓天然氣儲氣罐(I)和機械式燃氣壓力調節器(4)之間設置有燃氣截止閥(3);所述的三通電磁閥(6)的入口與車輛壓縮空氣儲氣罐(2)相連，三通電磁閥(6)的出口與機械式燃氣壓力調節器(4)的機械式燃氣壓力調節器參考壓力接入口(5)相連;所述的燃氣壓力傳感器(7)和燃氣噴嘴(8)安裝在燃氣導軌(9)上;所述的燃氣噴嘴(8)與發動機(11)上的發動機進氣歧管(10)相連;所述的ECU控制單元(12)接收燃氣壓力傳感器(7)采集的燃氣壓力信號，控制三通電磁閥(6)出口壓力。
【文檔編號】F02M21/02GK205714479SQ201620310852
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月14日
【發明人】祝浩, 華東旭, 李軍, 楊雪珠, 王超, 曹包華, 張貴銘, 張俊杰
【申請人】中國第汽車股份有限公司, 中國第一汽車股份有限公司